張宏康,劉芯如
(1. 仲愷農業工程學院 輕工食品學院,廣東 廣州 510225;2. 廣東省嶺南特色食品科學與技術重點實驗室,廣東廣州 510225;3. 農業農村部嶺南特色食品綠色加工與智能制造重點實驗室,廣東廣州 510225)
果汁,作為液態的水果,富含維生素、礦物質等多種營養素,具有攜帶方便、貨架期長等優點。多吃水果或多喝果汁,對于平衡膳食、提高免疫力、改善亞健康等具有非常重要的作用[1]。我國飲料市場曾是發展最快的消費市場之一,但一段時間以來,果汁行業總體增長疲軟,例如2015 年和2016 年市場銷量分別同比下滑3%和5%。果汁行業經過多年的高速增長后,已經進入深度調整期[2]。隨著經濟的發展和生活水平的提高,人們的消費觀念和消費質量發生新的改變,消費者更加青睞高營養、低熱量的食品[3]。為滿足消費者新的消費理念(如注重飲用品天然、營養、健康和安全),果汁行業急需新產品創制和升級,來滿足市場的需求。
根據近年來果汁行業的發展現狀,綜述了果汁的定義,并明確其分類。就果汁加工種類的不同,以NFC(Not from concentrate,NFC) 果汁、濃縮類果汁、渾濁果汁和澄清果汁為例,從一般的果汁工藝流程出發,總結歸納了不同類型果汁常規及常用的特殊加工技術,從而介紹果汁加工工藝。以期在這個挑戰與機遇并存的市場中,為更好更快發展果汁加工行業,解決果汁加工過程的關鍵技術難題,生產高品質產品提供一定的參考及建議。
顧名思義,果汁是以水果為原料,經挑選、洗凈、壓榨或提取所得的汁液。主要經物理方法制取,具有發酵性,但未經發酵的汁液。含有鮮果中最有價值的成分,其營養和風味都與鮮果媲美,是良好的天然營養食品。除直接飲用外,還可用于加工多種飲料和食品。我國主要生產柑橘汁、菠蘿汁、葡萄汁、蘋果汁及天然椰子汁等[4]。
一般來說,所講的果汁是指以鮮果或干果為原料,果汁在這里的含義還包括那些以不宜采用機械方法直接制取汁液、漿液的干制或含水量較低的水果為原料、靠水浸提等手段制得的汁液及某些靠莖葉為原料生產的果汁類制品,所制取的汁也從廣義上歸為果汁。
果汁飲料和水果飲料都是將水、糖、酸味劑等加入果汁中調制而成的混汁制品,但兩者以果汁含量不同而區分。狹義上的果汁與果汁飲料和水果飲料是存在區別的。從狹義定義上看,果汁與另外兩者是濃度上的差別。但從廣義上來說,果汁是個大概念,既包括了狹義的果汁飲料,也包括了水果飲料。在我國,果汁及果汁飲料市場產品由果汁含量的多少,一般可分為低濃度果汁飲料、中濃度果汁、高濃度果汁(純果汁) 3 類,它們在口感、價格及營養價值方面存在很大的差異[5]。
實際上,市場上許多宣稱100%的果汁飲品都是濃縮還原果汁,即在濃縮汁中加入水還原而成。而根據鮮榨果汁國家標準,市面上所有的100%果汁中唯有NFC 果汁才是真正的屬于鮮榨果汁。為了便于監管部門日常監管和企業執行,保證飲料分類體系的相對統一,避免矛盾,順應飲料行業快速發展、飲料產品品類日益豐富和國家食品標準體系和法規的變化的需要,在最新一版的《飲料通則》中,針對其果汁含量的多少對果汁類及其飲料的分類和名稱進行了調整,明確并規范其名稱[6]。
果汁類飲料分類圖見圖1[7]。

圖1 果汁類飲料分類圖
因各類水果原料具有不同的生理特性及為迎合市場不同的生產需要,根據果汁的含量及形態等的區別,在果汁加工過程中需要采取不同的方法及技術手段。因此,可對果汁加工種類進行細分。
1.2.1 原果汁和濃縮果汁
原果汁是以水果為原料采用機械方法直接制成的可發酵但未發酵的、未經濃縮的汁液制品。原果汁又可以進一步劃分為FC(From concentrate,FC)果汁與NFC 果汁。其中,采用巴氏殺菌或非熱處理方式制成的非復原果汁(NFC 果汁) 符合“鮮榨果汁”行業標準,可稱為鮮榨果汁。
濃縮果汁是以水果為原料,從采用物理方法制取的果汁中除一定量的水分制成使得在再加工時加入其加工過程中除去的等量水分復原后具有果汁(FC 果汁) 應有特征的制品[8]。
1.2.2 濁汁和清汁
原果汁和濃縮果汁根據生產工藝又可分為混濁型果汁(濁汁) 和澄清型果汁(清汁)。濁汁均勻混濁,產品中往往含有大量的天然果肉和纖維素,而大部分營養物質不受損失仍存于果汁中,果肉和纖維素在重力作用下隨著時間的延長會自然沉降到包裝容器的底部,如橙汁。所以,沉淀是一種正常的物理現象。而清汁澄清透明,經過澄清、過濾等工藝去除其含有的微細果肉及蛋白質、果膠等,防止汁液混濁不清,避免出現果肉和纖維素的沉積,如蘋果汁[9]。
一般果汁飲料工藝流程圖如下所示[10]:
原料→分選→清洗→破碎、榨汁、粗濾→混合、調配→過濾→均質、脫氣→預熱→過濾→殺菌→灌裝。
2.2.1 原料選別和清洗
果汁質量的優劣與原料質量和加工技術密切相關。水果原料應挑選剛采摘的新鮮果實,要求果實具備完整飽滿、汁液豐富易取、芳香濃郁、色澤穩定、無裂傷、無腐爛、無病蟲害、并具有一定成熟度的特征。要去掉腐爛、青澀或生霉等果實,并剔除果實中殘留的葉片、根、果穗等雜質。加工果汁時為獲得優良的品質,一般都選配2 個以上品種,以便取長補短,加以調整[11]。
鮮果在榨汁前先充分清洗,去除果實表面上的泥土、污垢、寄生蟲及微生物。一般采用流動的清水沖洗的辦法,不損傷果肉,防止營養過分流失。清洗時先在流水槽中用水沖,然后再在輸送帶上噴水沖洗。為提高洗滌效果,節省用水也可以使用滾筒式洗滌機或噴淋式、氣壓式洗滌機。手工洗滌可應用在小規模生產中。但有時必須進行特殊處理,如水果采收前施用過農藥。
2.2.2 破碎榨汁、粗濾技術
根據不同水果原料不同的特性,考慮采取破碎法、熱壓榨法或水浸提法[8]等方法進行榨汁,以便提高出汁率。一般果汁加工都是將清洗干凈的水果去蒂后用組織搗碎機搗碎,或用破碎機進行適度破碎,再通過壓榨機榨取果汁。為防止和減輕果汁色、香、味及營養成分受到損害,該處理過程要求工藝過程短、操作迅速、出汁率高,盡量避免與空氣接觸。對于少果汁的果品,一般進行浸提果汁而不采取榨汁工藝[12]。
近年來,酶法制汁應運而生,被廣泛應用到果汁生產中[13]。傳統工藝存在能量消耗高、產品利用率低和易引起二次污染等不足。而酶處理工藝具有一系列的優點可有效彌補傳統工藝的不足,可以改進食品加工技術,如作用效率高、條件溫和、能耗低和無污染等優點。酶制劑一般作用于果漿,分解果漿細胞間組織,并大量分解原果膠,加工具有一定的黏度和穩定的懸浮狀態的混濁果汁,其酶制劑主要成分是果膠酶和纖維素酶[14-15]。國外也有研究表明,用復合酶制劑處理(如含原果膠酶、果膠酯酶、果膠裂解酶和淀粉酶等),能使植物細胞壁降解、液化,進而比較容易釋放出細胞內的液體,有效提高果漿的出汁率[16-17]。
為除去果汁中的固形物,如粗大的顆粒、果皮、種子和及其他懸浮物等,避免果汁劣變,粗濾操作一般在壓榨的同時完成,而透明果汁進行粗濾后還要進一步進行精濾等處理[10]。
NFC 果汁即非濃縮還原果汁,是采用新鮮水果清洗后直接榨汁(無需濃縮后再復原),在較低的溫度條件下加工所獲得100%純鮮果的新型果汁。NFC果汁在加工過程中受熱時間較短,更好地保留了原料水果的固有營養組分和新鮮風味,其營養損失相對較少,因而受到消費者的喜愛。但也因此決定了NFC 果汁不耐貯存的特性(一般為20~40 d)[18]。
目前,按照灌裝模式的不同,NFC 果汁分熱灌裝和冷灌裝。熱灌裝具有時效性,殺菌效果較好,可增加食品保存期限,但風味和營養成分的保留就不夠理想;冷灌裝易保存營養成分與口味,但需要冷鏈運輸和低溫保存技術的加持。
(1) 熱殺菌。殺菌是新鮮果汁生產加工中的關鍵技術步驟,關系著果汁的保質效果和其貨架期長短。現階段,果汁加工過程中核心的滅菌方式主要是傳統型的熱殺菌,以滅菌、鈍化酶為主,主要有瞬時巴氏、沸水、高溫殺菌等方法[19],在熱殺菌過程中可能破壞果汁的表觀及功能性等性能,造成令人不適的異味,影響果汁品質和其感官評價。這種方法以犧牲果汁原有風味及新鮮特性為代價,延長果汁的貨架期。
劉清斌等人[20]在NFC 檸檬汁生產研究中發現檸檬汁的主要成分和雜菌總數在螺旋榨汁機和檸檬果切瓣榨汁機2 種榨汁方法和是否熱力殺菌方面,無差別,但是感官分析結果卻大相徑庭。感官分析反映出沒有經過熱處理的產品整體感覺清新,而一旦進行了熱處理,無論處理程度如何,其鮮果本身清新的感覺基本上消失,而且熱處理程度高一些的產品還帶有明顯的煮熟氣味,其受歡迎程度明顯降低。
(2) 非熱加工。NFC 果汁加工技術即非熱力果汁加工技術(Non-thermal Processes,NTP),作為一類共性加工技術,其共同特征是采用非熱方式進行處理水果,且加工過程中溫度保持穩定溫和的條件,沒有劇烈波動,同時也需達到除菌、抑菌或殺菌的目的,從而維持果汁品質和延長產品貨架期[21]。
現階段,試驗研究的非熱殺菌有多種,如脈沖電場技術、超高壓技術、高密度二氧化碳技術、輻照殺菌、振蕩磁場技術、臭氧技術等[22]。其中,在果汁加工中超高壓殺菌技術具有一定的應用潛力,是NFC 果汁殺菌的主要方式之一。超高壓殺菌技術屬于冷加工,應用范圍廣,可適用于多種水果的加工,如梨、橙子、西瓜、哈密瓜、蘋果、番茄等。它能夠保留果汁的芳香、營養素及其他新鮮特性,具有滅菌均勻、效率高、耗能低等優點[21]。
王曉雯等人[23]在探究超高壓殺菌在NFC 菠蘿汁的應用時發現,在400 MPa 條件下超高壓殺菌的NFC 菠蘿汁,既能達到殺菌要求,又能有效避免果汁營養成分及感官品質破壞,能較好地改善NFC 菠蘿汁的品質。
濃縮果汁是由原果汁采用物理分離方法經濃縮除去部分天然水分,使其濃度提高2 倍以上,未發酵但復水后具有發酵能力的一種高糖高酸的果汁產品,應具有該種水果固有的品質特征[24]。在水果旺季,如果生產原果汁的產量很大,可能在產地的包裝、運輸、貯藏等方面存在許多問題,對技術和成本都有一定的局限性。將果汁濃縮可避免各種損耗和貯運過程中的腐爛,有利于貯藏,同時也大大節約了生產成本。而且在非水果季節可以用濃縮果汁沖淡調配分裝均衡供應市場,還可以作為原料滿足各種飲料加工多用途的需要。
濃縮技術是生產濃縮果汁的最重要的工序。濃縮其實是一個分離過程,其方法有多種,如冷凍濃縮、常壓濃縮(蒸發)、真空濃、膜濃縮等[12,25-26]。
(1) 常壓濃縮。常壓濃縮又稱蒸發濃縮,一般采用加熱方法,將果汁置于不銹鋼雙層鍋內,通過蒸汽加熱沸騰,原果汁中的水分蒸發汽化,并形成二次蒸汽而分離出來,提高了果汁中可溶性固形物的濃度,從而達到濃縮的目的。該法是一個物理操作過程,可分離揮發性水和不揮發性物質,具有成本低、操作便利等優點。但也存在一些缺點,如其色澤、風味較差,耗時較多,營養損失大等[12]。主要影響因素有蒸發熱、冷凝熱、沸點與壓力的對應關系和熱傳導強度等。
原果汁多含熱敏性物質,而常壓濃縮果汁受熱溫度高,易造成果汁組分(如維C 和固有的芳香物質) 損失大, 現多棄之不用。因此,目前多采用在真空狀態條件下進行蒸發濃縮,通過降低原果汁的沸點,可以在較低溫度下完成蒸發過程,能夠較好地保留果汁的色澤風味[27]。
(2) 真空濃縮。真空濃縮(減壓濃縮),由于減壓條件水的沸點降低,通過加熱可使果汁中的水分或其他溶劑在較低溫度條件下迅速蒸發。但傳統的多極真空蒸發后得到的濃縮汁產品質量較差,主要原因是果汁中的一些組分,如香氣化合物、揮發性物質、抗壞血酸及天然抗氧化劑等遭到破壞[28]。為解決傳統真空濃縮存在的問題及有效留存新鮮果汁中的營養成分,研究者持續開發新型的真空濃縮技術。低溫真空濃縮技術正是真空濃縮中的一種。因其短時低熱的加工過程基本不會損失果汁的有效成分[29],既能縮短濃縮時間,又能較好地保留了新鮮水果的營養成分和香氣。該法代替過往使用的常壓濃縮,為目前工業上主要采用的方法。但由于真空濃縮,須有抽真空系統,且蒸發潛熱隨沸點降低而增大。因此,真空濃縮過程中也存在需要增加附屬機械設備及動力和熱量消耗大等不可忽視的缺點[30]。
(3) 冷凍濃縮。冷凍濃縮是一種先將果汁降溫到冰點以下導致果汁中的水分凍結形成冰晶,再通過離心等工序除去冰晶而濃縮的方法。該方法在常壓、冰點溫度下操作,可降低果汁中熱敏性成分或揮發性的損失[31]。其顯著優點是在濃縮過程中達到果汁冰點,其低溫條件適合加工對熱敏感的果汁種類[32],能夠最大限度地保護果汁的品質,極大地減少果汁揮發性物質的逸散,且不易破壞果汁的營養成分。但也存在設備投資和機械能的消耗大、多花費功夫反復操作冰晶與果汁的分離、濃縮濃度比較低,甚至分離出少量果汁成分等缺點[27]。
(4) 膜濃縮。膜分離技術是指利用高分子半透膜的選擇性,以一定的推動力(如壓力梯度、濃度差梯度或電勢梯度等),使溶劑與溶質或溶液中不同組分加以分離、純化或富集的一種方法。在果汁生產中與傳統的加工方法相比,膜技術具有很多優點,如可在常溫下連續操作、過程簡單、高效、節約能源、降低損耗、沒有相變及分離系數較大等[33]。
Loeb 和Souriragin 1960 年發現非對稱型膜以來,因其擁有的諸多優點,如能耗低,較好地保存新鮮果汁的風味營養和感官品質等,微濾(MF,micro filtration)、超濾(UF,ultrafiltration) 和反滲透(RO,reverse osmosis) 等膜技術已經廣泛應用于乳制品、飲料等工業中[34-36]。但由于高滲透壓的限制,通過反滲透把果汁濃縮到蒸發濃縮所達到的濃度不易實現,也限制了該濃縮技術實現工業化的發展。
近年來,隨著新型膜材料、膜組件及工藝過程的發展,上述不足已得到了改善,新型的膜技術(如膜蒸餾(MD,membrane distillation)、滲透蒸餾(OD,osmotic distillation) 及集成膜技術) 不斷涌現[37]。
幾種主要的膜分離技術的比較見表1。

表1 幾種主要的膜分離技術的比較
渾濁果汁在生產過程中不需要進行澄清,含有細小的果肉顆粒等果膠物質,呈均勻渾濁狀。因而保有原果中的大量營養成分及色、香、味,具有更大的市場需求,其風味色澤營養價值均優于澄清果汁[10]。但是未破碎的植物細胞、果膠、脂肪球、纖維素、半纖維素及一些大分子蛋白顆粒混合而形成果汁混濁狀態[45],在生產和貯藏過程中容易產生雜質或出現沉淀分層等不穩定現象。
渾濁果汁穩定性的感官評定可以對其穩定性進行打分,以沉淀值表示。沉淀值越大說明沉淀量越多、穩定性越差,反之越好[46]。渾濁果汁的感官品質評價方法則可采用排序檢驗法和評分檢驗法。
感官評價指標及尺度見表2[47]。

表2 感官評價指標及尺度
對渾濁穩定性的控制是渾濁果汁飲料加工的一大難點,由斯托克斯定律可知,果汁中懸浮顆粒的尺寸、果汁的黏度、果汁溶液和顆粒的密度差均影響著果汁的渾濁穩定性[48]。對渾濁果汁而言,當穩定效果很好的條件下,使用穩定劑越少越好。因為過多增稠劑與酶蛋白會影響果汁口感與風味[49],為了減少化學穩定劑的使用,并最大限度保證果汁(特別是熱敏性果汁) 天然風味和營養價值,現階段多采用均質、脫氣等物理加工手段處理渾濁果汁,以期控制果汁的渾濁穩定性。
陳祖滿[50]研究渾濁果汁工藝時通過對比試驗發現,傳統工藝利用濃縮汁調配生產果汁時,先進行均質然后脫氣,可以同時將果汁均質時混入的空氣排出。而目前廣受消費者喜愛的鮮果汁采用先脫氣后均質才是有益可行的辦法。
(1) 均質。均質是果汁生產中的獨特操作,是一種純物理的加工手段。在渾濁果汁的加工中,必須經過均質工序。其目的是使果汁的顆粒細化均勻,并促進果膠滲出,使果膠和果汁親和,增強分散性,進而增加果汁的穩定性,保持果汁的穩定均一形態。被加工的果汁,經高壓均質處理時,經受較高的壓力,通過高壓均質機均質閥的狹小間隙,果汁流體由高壓低流速轉化為低壓高流速,受到剪切力、空穴作用和沖擊作用,使渾濁果汁中粗大的懸浮粒受到上述作用而破碎成相對較小的粒子,均勻穩定地分散于果汁中[51]。
趙光遠等人[52]研究混合果汁飲料渾濁穩定性控制中發現,在蘋果汁飲料加工過程中,影響其穩定性的工藝流程主要為均質環節,而均質效果主要受到均質溫度、均質壓力及均質次數3 個因素的影響。
因此,高壓均質作為目前較為常用于提高果汁穩定性的手段,是一種非熱加工技術。在常溫下進行就能夠最大限度地維持果汁原有的營養,并一定程度上改善了果汁的外觀和色澤,尤為適用于低溫冷藏渾濁果汁[49]。該手段可以使得果汁的平均粒徑降低,穩定性提高,如番茄汁[53]和胡蘿卜汁[54]等。但國外有些學者卻認為,均質使帶肉果汁的黏度降低,可能與果汁的破壞和重組有關,同時受到果汁中糖、酸、果膠等其他因素的影響[55]。
(2) 脫氣。脫氣,又稱去氧或脫氧,即是脫除果汁中空氣(主要消除氧) 及不良氣味等。果汁在殺菌前必須通過脫氣驅除氧氣,因為新鮮果汁在加工過程中可能會吸收氧氣,而氧氣會破壞其中的維生素,同時也會使果汁中的有機成分加速氧化,導致其色澤和香氣惡化,從而使果汁品質劣變;同時也可避免殺菌階段發生氧化反應,減緩果汁色澤變化[56]。
一方面,該加工工序解決了高壓均質所帶來的問題,即維C 被大量地氧化。脫氣可以抑制果汁中易氧化成分(如果汁維生素、香氣組分及其他物質)的氧化,保持果汁品質,降低其空氣含量,減少果汁在后續加工處理(如灌裝和高溫瞬間殺菌) 時起泡,維持良好的外觀。而且脫氣具有抑制好氣性微生物的繁殖作用。目前,果汁的脫氣有真空脫氣法、氮氣交換法[11]、酶法脫氣和抗氧化劑法脫氣等方法[10]。
(3) 酶法。果膠酶制劑常用于渾濁果汁及帶果肉的果汁生產中,其重要成分是含有微量果膠酯酶的聚半乳糖醛酸酶或果膠裂解酶。果膠酶制劑中的果膠裂解酶主要分解連在纖維素上的果膠,對果膠上的甲氧基不起作用,不能分解果膠上的甲氧基,而聚半乳糖醛酸酶可以協同降解果膠,酶解產生的渾濁顆粒不會聚積沉淀,使果汁渾濁狀態保持穩定[14]。
澄清果汁也稱透明果汁,由新鮮水果經壓榨粗濾再經澄清過濾加工而制成。澄清果汁加工過程中,果肉微粒和果膠物質被去除,故其穩定性好,且具有一系列的優點(如黏度低、流動性好、外觀透明、清亮、口感良好等),且便于貯存和運輸。制備澄清果汁適宜的加工原料有蘋果、葡萄和梨等[10]。
近年來,超濾技術在果汁的過濾澄清及濃縮方面顯示了其優越性,被廣泛應用于一些果汁的澄清處理中。超濾(UF) 技術澄清果汁具有一系列的優點,如分離精度高、分離效果好,可在常溫低壓下過濾和連續使用,對果汁的風味和營養損失小,并具有一定的除菌能力等[57-60]。此外,石磊等人[61]研究電浮法在果汁飲料生產中的應用發現,在加入相應的添加劑后,采用電浮法處理后,果汁可以獲得很好的澄清效果。
2.6.1 澄清
鮮果汁中的許多懸浮物都是膠體,過濾極易造成堵塞而且效率低,一般需要很強的過濾器才能濾出,因此鮮果汁過濾困難。但是,在過濾前可以通過澄清工藝將果汁中的懸浮物和易沉淀膠粒除去。目前,主要采用的方法有自然澄清法、加澄清劑法、熱處理法和冷凍澄清法等[62]。
(1) 自然澄清法。自然澄清法是利用重力作用自然沉降果汁內的懸浮物,經粗濾過的果汁被置于密閉容器中,再經長時間靜置而澄清,同時果膠物質逐步水解而沉淀。果汁黏度得到降低,澄清過程被加速,果汁中的單寧和蛋白質作用形成大分子聚合物沉淀下來,使得果汁澄清[12]。自然澄清法的優點是操作工序簡單、生產成本低、可在室溫下進行,但需要時間較長才能達到要求,如數小時(6~8 h) 或數天。果汁的種類和性質對果汁的澄清速度有影響。果汁靜置時,保持較低溫度(室溫不能超過15 ℃)[62]。但未經殺菌的果汁在常溫下經較長時間的靜置澄清,果汁質量無法保證,容易發酵變質。因此, 需添加適量的防腐劑。目前,該方法在實際生產中鮮為使用,僅限于用亞硫酸保存原料果汁的生產中[63]。
(2) 加澄清劑法。加澄清劑法(吸附澄清法),采用加入澄清劑進行澄清與自然澄清相比可縮短澄清時間。表面積大、具有吸附能力的吸附劑能吸附果汁中的一些物質(如蛋白質、多酚類等),從而可果汁澄清[63]。澄清劑主要有明膠、皂土、單寧、酶制劑、二氧化硅溶膠、殼聚糖法[64]及PVPP[65]等。蜂蜜、雞蛋清或甘草汁[65]也被用于去除果汁中的懸浮物。澄清劑可單獨使用也可混合使用,以提高澄清效果[66]。其用量需經過試驗確定。目前,各工廠的果汁和果酒的澄清,基本上都采取加明膠和單寧或酶制劑。①明膠單寧法,明膠單寧法是利用明膠與單寧絡合形成絮狀物,同時纏繞果汁中的懸浮物顆粒一同沉淀的澄清果汁方法。明膠的用量與果汁的種類和明膠的種類有關,其用量應根據實際情況(如不同的果汁種類) 通過預試驗來決定。例如,100 kg 的果汁約用10 g 單寧和20 g 明膠。將單寧和明膠分別溶解后,將單寧、明膠依次加入,于8~12 ℃的條件下,靜置一段時間(6~12 h) 而沉淀。然后分取上清液,過濾后得到澄清的果汁[11]。此法成本較高,生產中應用不多[62]。而且如果溫度過高,常導致澄清速度緩慢,溫度過低則可能出現渾濁現象[67]。②酶處理法,加酶澄清法,是將一定量的果膠酶制劑加至果汁中,果汁中的果膠物質被果膠酶制劑水解。果汁中的其他膠體因失去果膠的保護作用而共同沉淀,使果汁得到澄清。
果膠酶是應用于果汁生產中的最重要酶制劑之一,是指能夠分解果膠質的酶類。主要有果膠酯酶、聚半乳糖醛酸酶等。果膠酶的加入可以達到一系列的有益效果,如有效地提高水果的出汁率,改善果汁的過濾效率,加速果汁中蛋白質和多酚等大分子物質的沉降速度,明顯地增強果汁的澄清作用等[68]。
果汁可逐漸澄清,澄清效果受諸多因素影響,如果汁的種類、酶制劑的種類、反應時間和反應溫度。而其主要理化指標(如產品的透光率、黏度和沉淀等) 直接受澄清效果的影響。澄清技術是果汁生產中的關鍵一環,具有簡便、快速、效果好等特點,具有許多重要的作用,如保持營養成分、保證果汁穩定性、抑制褐變、提高果汁感官品質和延長貨架期等[69]。
(3) 熱處理法。熱處理法(加熱澄清法或熱凝聚法) 是在真空條件下將果汁迅速加熱到一定溫度(77~78 ℃),維持一定時間(1~3 min) 后迅速冷卻降溫,然后靜置,果汁中的懸浮物常因加熱而使膠體凝聚沉淀, 避免果汁品質劣變(如氧化和香氣損失)。果汁澄清后,再經過濾(壓濾機或精濾機、離心分離器等) 得到澄清果汁[10]。
熱處理法的原理是利用果汁中的組分(如蛋白質和其他膠體) 冷熱驟變改變性質、遇熱變性而凝固析出形成沉淀而澄清果汁。該方法澄清果汁不徹底,應和其他方法協同進行[12]。該方法工藝簡單,易于實施,效果較好,應用較為普遍。但此法也存在一些弊端,如會發生有害的氧化作用,對果汁營養物質和風味有一定影響。因此,為防止果汁風味變劣及其組分氧化作用,保持其品質,可在無氧條件下進行熱處理,如果汁的加熱和冷卻可利用密閉的管式熱交換器或瞬時巴式殺菌器進行[67]。
(4) 冷凍澄清法。冷凍澄清法的原理是在冷凍條件處理果汁,果汁中的膠體在低溫條件下濃縮和脫水,改變了果汁的性質,果汁解凍后膠體聚沉。此法特別適用于產生霧狀渾濁的果汁,如蘋果汁[65]。其他一些果汁,如沙棘汁、柑橘汁、葡萄汁、酸棗汁和草莓汁也有這種現象。一般冷凍溫度設定為-1~-5 ℃[67]。
2.6.2 過濾
過濾是所有澄清方法都需采用的工藝步驟。果汁中渾濁不清部分被過濾而得到澄清。果汁中一般懸浮微粒的直徑大于過濾器的濾孔。濾層由被阻留于過濾器的微粒過濾時形成,小孔濾出的微粒在過濾時被留在濾層內。生產中常用的設備有多種,如棉餅過濾機、硅藻土過濾機、紙板過濾多層紗布的過濾器等[62]。
近年來,迎合消費者追求健康營養的消費理念,復合型果汁飲料、果蔬汁飲料、功能型果汁飲料和100 %純果汁均發展較快。純果汁尤其是NFC 果汁,因其具有較高的營養價值,發展潛力巨大,將成為果汁飲料新的增長引擎。預計隨著消費者健康消費觀念的日益提升,天然、健康、功能性將成為主要的消費趨勢。食品果汁行業要得到消費者的認可,需注重產品的品質、把握行業趨勢,提高產品的性價比。因此,果汁行業發展本身要更加注重果汁加工工藝的優化及相應技術的研究。在果汁加工過程中,可重點開發新型非熱食品加工技術和裝備,如超高壓、電離輻射、脈沖電場、超聲波、脈沖磁場等,同時優化提升關鍵加工工藝,如澄清、均質等,解決加工過程中存在的問題,如風味劣變、有效成分降解等。以期最大程度保持果汁原有品質和風味,從而生產出安全、營養、耐貯、口感美味的果汁產品。